二氯甲烷廢氣吸附凈化處理技術(shù)

徐曉建 肖楊柏 張瓊

（1.浙江省環(huán)境工程有限公司，浙江杭州 310012；2.杭州泉基環(huán)?？萍加邢薰?，浙江杭州 310012；3.紹興眾昌化工股份有限公司，浙江杭州 312369）

0.引言

現(xiàn)如今，我國(guó)化工行業(yè)迅速發(fā)展，但生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了諸多的揮發(fā)性有機(jī)物，這些有機(jī)廢氣影響到生態(tài)環(huán)境，并危及到人們的身體健康。二氯甲烷既能夠用于有機(jī)合成，還能夠用作石油脫蠟溶劑、脫漆劑、乙酸纖維素成膜、聚氨酯發(fā)泡劑等[1]。但是二氯甲烷受到紫外光照射以后，往往會(huì)分解成一氧化碳和光氣，損害到人體健康和生態(tài)環(huán)境；且其液體與高濃度蒸汽會(huì)在很大程度上刺激到人體皮膚，損害到人體神經(jīng)系統(tǒng)，甚至損害到肝腎功能?；谶@些危害，全球多個(gè)國(guó)家都將二氯甲烷列為關(guān)鍵控制污染物，并積極研發(fā)和應(yīng)用合理的處理技術(shù)來降低二氯甲烷尾氣的排放，切實(shí)提高環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1.非破壞性法

1.1 冷凝法

針對(duì)冷凝法的應(yīng)用，主要是結(jié)合有機(jī)物在各種溫度對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓，通過降低溫度和提高壓力來讓蒸汽狀態(tài)的污染物進(jìn)行冷凝液化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的處理。這一方法借助冷媒介來冷卻高濃度廢氣，使之成為液體，然后再進(jìn)行回收，可在源頭上降低廢氣的排放[2]。冷凝法主要涉及到兩種應(yīng)用方式：

（1）直接冷凝。通過讓揮發(fā)性有機(jī)物直接接觸到冷凝液，然后冷凝成液體，再與冷凝液進(jìn)行逆向或是同向接觸混合，使之與冷媒介進(jìn)行充分混合，最后通過廢液的方式排出，該處理方式能夠更加充分的冷凝有機(jī)廢氣，然而會(huì)形成冷凝廢液，這就導(dǎo)致了二次污染；（2）間接冷凝。可通過導(dǎo)熱管壁將揮發(fā)性有機(jī)物與冷媒隔開，僅僅是傳溫，并不傳質(zhì)，最后可直接回收已冷凝的有機(jī)物；該處理方法可適用于具有較高有機(jī)物濃度和組分單一的有機(jī)氣體，企業(yè)生產(chǎn)中能夠再次使用回收的有機(jī)物[3]。

1.2 吸附法

針對(duì)吸附法的應(yīng)用，該方法主要是含揮發(fā)性有機(jī)物的氣態(tài)組分穿過多孔性填料層時(shí)，借助這一材料表面具有的化學(xué)鍵作用力，在固體表面就截下混合氣體中的一些組分，這就實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的分離和去除，可在低濃度廢棄的處理中進(jìn)行有效應(yīng)用。而要想獲得理想的吸附性能，就必須對(duì)吸附裝置的操作環(huán)境、吸附劑的類型與特性等進(jìn)行嚴(yán)格把控[4]。當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域常見的吸附材料多種多樣，包括：金屬有機(jī)骨架材料、樹脂、活性炭等。關(guān)于吸附法在二氯甲烷廢氣處理中的應(yīng)用，可使用的吸附材料主要有：硬酸類金屬離子改性的活性炭、二次活化的活性炭纖維等活性炭，這些材料能夠獲得較為顯著的吸附效果，但是其也存在一些不足，如：在附氯代烴類化合物過程中往往會(huì)生成鹽酸，這就對(duì)設(shè)備造成腐蝕，還會(huì)引發(fā)失火等安全事故?；诖耍?dāng)前人們開始深入研究和推廣樹脂、金屬有機(jī)骨架材料等吸附材料。

1.3 吸收法

針對(duì)吸收法的應(yīng)用，相關(guān)原理為：結(jié)合相似相溶原理采用不揮發(fā)性或是低揮發(fā)性吸收劑，來達(dá)到吸收揮發(fā)性氣體的目的，然后借助多種的有機(jī)物沸點(diǎn)來加以蒸餾分離，或是精餾分離，這一方法具備運(yùn)營(yíng)簡(jiǎn)便快捷，裝置可靠的優(yōu)勢(shì)，可對(duì)高濃度的廢氣進(jìn)行有效處理，然而在具體應(yīng)用過程中，很多揮發(fā)性氣體需借助高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑等進(jìn)行吸收，但是這些溶劑吸收后會(huì)成為廢液，從而引發(fā)二次污染，且進(jìn)行再生處理，需要花費(fèi)更多的資金。關(guān)于吸收法在二氯甲烷廢氣處理中的應(yīng)用，主要是建立咪唑類離子液體吸收二氯甲烷的熱力學(xué)模型，采用最為合理有效的吸收塔工藝條件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)二氯甲烷廢氣的有效處理。

2.破壞性法

2.1 焚燒法

針對(duì)焚燒法的應(yīng)用，基于不同的焚燒溫度和催化劑使用不同來劃分成兩種應(yīng)用方式：（1）熱力焚燒法。該方法無需使用催化劑，可借助輔助材料來有效提高焚燒溫度，可達(dá)到600℃以上，這樣就能夠完全燃燒有機(jī)物，可應(yīng)用到濃度較為可靠、濃度比較高的廢氣處理之中；（2）催化燃燒法。該方法通過使用催化劑，讓有機(jī)物在300℃～400℃的情況下轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，其主要優(yōu)勢(shì)在于：反應(yīng)溫度很低，通常低于350℃，且能夠獲得非常高的轉(zhuǎn)化率，還能夠作為最終處理方式，不用進(jìn)行后續(xù)處理；不足之處在于：必須確保廢氣能夠在催化劑表面停留相應(yīng)的時(shí)間，僅適用于廢氣分量相對(duì)較低的處理中。相關(guān)實(shí)踐證明：通過采用RTO氧化焚燒技術(shù)對(duì)二氯甲烷廢氣進(jìn)行處理，可去除超過95.3%的二氯甲烷；通過催化燃燒法來處理二氯甲烷廢氣，其中使用浸漬法自制的V-Ni/TiO2雙金屬氧化物催化劑，不僅能夠獲得較為理想的處理效果，且?guī)缀鯚o有毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

2.2 脈沖電暈法

針對(duì)脈沖電暈法的應(yīng)用，可通過脈沖電暈放電過程中出現(xiàn)的高能離子，使之撞擊廢氣的氣體分子（氧氣、水、氮?dú)猓?，從而轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子和自由基，這樣就能夠氧化廢氣中的一部分廢氣中的二氯甲烷，也可還原另一部分的二氯甲烷，最終實(shí)現(xiàn)二氯甲烷的去除。相關(guān)實(shí)踐證明：關(guān)于二氯甲烷廢氣處理中脈沖電暈法的應(yīng)用，可借助組合式脈沖電暈反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)對(duì)這一揮發(fā)性有機(jī)物的降解，將空氣當(dāng)作載氣，選擇50Hz的脈沖頻率、22.5kV的峰值電壓，即可去除約80%的二氯甲烷；也可借助脈沖電暈反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)對(duì)這一揮發(fā)性有機(jī)物的去除，通常電壓越大，可隨之不斷增大二氯甲烷的去除率。

2.3 生物法

相關(guān)研究證明：二氯甲烷可以被微生物降解和礦化，故而生物法可實(shí)現(xiàn)對(duì)二氯甲烷的有效處理。相較于上述處理方法，生物法的能耗更少、運(yùn)營(yíng)更加簡(jiǎn)單、處理成本更低，且可獲得較佳的二氯甲烷轉(zhuǎn)化率。生物法的應(yīng)用原理為：工業(yè)廢水中的含有的Pseudomonas sp.DM1，能夠?qū)⑦@一物質(zhì)分離出來，用作二氯甲烷的碳源和氮源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)二氯甲烷的轉(zhuǎn)化。

2.4 光催化分解法

關(guān)于光催化分解法的應(yīng)用，相關(guān)原理為：借助光生電子與光生空穴，來對(duì)羥基自由基進(jìn)行氧化作用，使之降解成有機(jī)物。相關(guān)實(shí)踐研究證明：在氯代烷烴處理中應(yīng)用低壓汞燈輻照的紫外光耦合臭氧降解方法的研究，結(jié)果顯示相較于補(bǔ)充臭氧，增強(qiáng)紫外線強(qiáng)度，可在極大程度促進(jìn)有機(jī)物的降解?，F(xiàn)階段，光催化分解法被認(rèn)為是最具前景的節(jié)能環(huán)保的二氯甲烷廢氣處理技術(shù)，但是該技術(shù)在含氯有機(jī)化合物處理過程中，具有催化劑時(shí)常出現(xiàn)中毒失活情況、氧化程度不足等問題，故而難以在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

2.5 等離子體法

關(guān)于等離子體法的應(yīng)用，相關(guān)原理為：借助輻射、電、熱等方式，讓氣體電離生成諸多具備部分動(dòng)能的自由電子，然后使之與氣相中的分子進(jìn)行碰撞，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的降解，該方法的優(yōu)勢(shì)在于：降解效果顯著、工藝簡(jiǎn)單、節(jié)能減排等。相關(guān)實(shí)踐研究表明：關(guān)于二氯甲烷廢氣處理中線-筒式脈沖電暈反應(yīng)器的應(yīng)用研究，結(jié)果顯示：在氮?dú)猸h(huán)境下，當(dāng)峰值電壓不斷增大時(shí)，則二氯甲烷降解率會(huì)隨之增大，而當(dāng)氣體中氧氣濃度增大時(shí)，則二氯甲烷降解率會(huì)隨之顯著降低。

3.結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前關(guān)于二氯甲烷廢氣的處理，可采用的技術(shù)方法多種多樣，相關(guān)工業(yè)企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身的工藝要求與排放條件，選擇最為適宜的處理技術(shù)，以此來確保獲得最為理想的處理效果，為企業(yè)帶來更大化的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。